传感网中基于上下文的位置隐私保护关键技术研究

发布时间：2020-03-22 16:18

【摘要】：随着传感芯片、无线通信、嵌入式电路系统、微机电系统等技术的飞速发展与日益成熟,使得无线传感器的功能越来越智能,可对监控范围内感知采集的各类数据进行及时处理,并且因其越来越低廉的成本使得工业界能够量产并被广泛应用于各个领域,从而推动了无线传感器网络的迅猛发展。不管是在商业上还是军事上,传感器网络在提供战略性和及时性的数据信息方面有着重要的作用。无线传感器网络的位置隐私安全问题一直是国内外研究的重要课题,如果关键位置信息被敌方获取,则可能会造成严重经济的损失和致命的威胁。因此,位置隐私保护机制在无线传感器网络设计、部署和应用中至关重要,同时也面临着严峻的挑战。本文以无线传感器网络中的基于上下文的位置隐私保护问题为研究对象,紧密围绕抵御利用上下文信息攻击者的若干关键技术问题进行深入研究。在对网络中位置隐私保护的需求以及不同类型攻击者的威胁深入分析的基础上,分别针对节点匿名保护隐私机制、本地攻击者源位置隐私保护技术、本地攻击者汇聚节点位置隐私保护技术,以及抵御强大的全局攻击者的隐私保护技术开展全面研究,根据攻击模型提出了相应的解决方法、路由算法与网络协议,从而取得了一些研究成果,主要创新点如下:(1)针对现有方法不能同时保障节点身份和基于上下文的位置隐私两种安全,提出了一种基于洋葱路由的节点匿名保护迷宫环方法MCA,不需要频繁加解密,并且在面对主动攻击时有着很小的通信和计算开销。最后对比分析了MCA方法的高安全性,并通过仿真实验验证了该方法优于现有方案。(2)为了增强隐私性和降低数据包延迟,利用传感器节点的能力感知到附近移动攻击者的存在,提出了一种静默池机制SPA,通过控制节点的转发状态从而阻止和减少攻击者收到有效数据包。在此基础上,进一步提出了一种不影响当前路由路径的安全机制:池外虚假信息注入法DPIOP,从而诱使攻击者远离传输路径。仿真实验结果验证了SPA和DPIOP优越的隐私性能,与传统方法相比具有更高的能效和更低的延迟。(3)为了保护汇聚节点的位置隐私信息,基于Kautz图提出了一种分区巡逻法ZPA。利用分布式哈希表中构建的树形拓扑结构,将数据包传输到每个分区的交叉点,最后路由至接收节点完成数据投递。该方法不仅使网络有更高的隐私安全性,还增加了网络的鲁棒性。最后通过理论分析和仿真实验证明了该方法的有效性。(4)为了抵御全局攻击者的流量分析,虚假数据包注入的方法被广泛的应用,本文基于网格的划分,将网络的节点分成两个集合,让他们轮询工作,减少了给定时间内的活跃节点,同时保证了到Sink节点的路由路径。首先提出了一种基于网络划分的轮询调度方法DLSA,随后进一步提出了一种适用于移动对象的基于随机游走的路由协议CBA位置隐私保护方法。最后通过实验验证了DLSA和CBA能同时满足位置隐私保护和实时性的要求。
【图文】：

无线传感器,节点结构

传感网中基于上下文的位置隐私保护关键技术研究20 年建成新型城市区域的物联网专网。另外，每年国家自然基金都会的研究项目。片、无线通信、嵌入式电路系统、微机电系统等技术的飞速发展与功能越来越智能[14-16]。一方面数据采集种类越来越多，频率越来越具备强大的数据采集能力，还具备强大的实时数据分析和处理能力的成本使得工业界能够量产并被广泛应用，从而推动了无线传感器网了人们传统的生活工作理念，拓延了人们的视觉、嗅觉和触觉地感时间、地理位置和环境的制约，实现并落实“无处不在的”网络理

无线传感器网络,节点,消息

南京航空航天大学博士学位论文对多：一个单一的节点（通常是一个汇聚节点），多播或洪泛一个查询或控制信节点的。地通信：邻居节点发送本地的消息，，邻居节点之间互相发现并协调节点之间的关点广播消息，他的所有邻居节点都能收到，单播时只有单个邻居节点保留并接受消抛弃。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP212.9;TN929.5;TP309.7

【参考文献】